四元数阅读文档笔记记录

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一、笔记

1、p11

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这里的平移,如果轴不经过原点,那么,在平移过程中,要旋转的点也是跟随轴一起平移的,它们可以看作一个整体。也就是说,先将轴和要围绕这轴旋转的点一起平移到轴经过原点的地方,然后进行相应的旋转操作,之后再将轴和点一起平移回去。

2、p12

2.1

三维中,一个轴的坐标,其实是代表这个轴的线段的末端点的坐标,而且,这里我们是已经假设了轴是经过原点的。

2.2

Q:为什么说在三维空间中定义一个方向只需要用到两个量就可以了?(与任意两个坐标轴之间的夹角)?
A:因为我们在微积分中学过,\(cos^2\alpha + cos^2 \beta + cos^2 \gamma = 1\).

3、p13

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以下是关于上面的正交投影式子的简要说明。

利用正交性,可得:\(\displaystyle \textbf{u} \cdot (\textbf{v} - \frac{\textbf{u}}{\left| \textbf{u} \right|} \cdot \left| \textbf{v} \right| \cdot cos \alpha) = 0\),其中,\(\alpha\) 指 \(\textbf{u}\) 与 \(\textbf{v}\) 的夹角。
化简,得:\(\displaystyle \left| \textbf{v} \right| \cdot cos \alpha = \frac{\textbf{u} \cdot \textbf{v}}{\textbf{u} \cdot \textbf{u}}\),这里,\(\left| \textbf{v} \right| \cdot cos \alpha\) 表示 \(\textbf{v}_{||}\) 的模,所以,\(\displaystyle \frac{\textbf{u} \cdot \textbf{v}}{\textbf{u} \cdot \textbf{u}} \textbf{u}\) 表示 \(\textbf{v}_{||}\)。

4、p21

这里涉及到向量的叉乘,回到学校之后,利用教材再进行详细复习。

5、p25

“我们可以很容易地将前面的 \(\textbf{v}^{'}_{\perp}\) 和 \(\textbf{v}_{\perp}\) 替换为 \(v^{'}_{\perp}\) 和 \(v_{\perp}\)” 这里的 \(v^{'}_{\perp}\) 和 \(v_{\perp}\) 指的是 p24 中的纯四元数。

6、p38

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这里的角 \(\phi\) 应该是不定的,因为过 \(\textbf{v}_0\) 和 \(\textbf{v}_1\) 这两点的圆弧是不定的,但是,暂时可以这样理解,一旦确定(不妨)了一个圆弧,那么,相关的比例总是准确的。

7、p39

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这里暂时可以用二维的向量点乘结果来辅助理解。我们知道,二维中,两个单位向量的点乘的结果是这两个向量的夹角的余弦值。这一点利用三角关系不难得出。

二、后记

这篇文档是知乎的一个用户分享的,当然,他也是篇文档的作者,我认为,这篇文档写得比较通俗易懂,同时不失其严谨性,用来了解四元数,应该说是相当合适。

关于这篇文档,第 6 章的部分我没有读懂,但是,对于四元数这一整体还是有了一定的把握,至少,再次学习 Unity 时,不会因为这个而磕磕绊绊了。

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